电磁感应中的能量转换

1、专题复习:做功的过程与能量变化密切相关做功V二n功是能量转化的量度二A能量变化XZ叫单=AEp重力势能变化弹性势能变化合外力做功'动能变化除弹力和重力之外其他力做功一对滑动摩擦力对系统做功电场力做功"机械机械能的变化.声木目对=Q% 场九=系统内能的变化电势能变化电流做功两种典型的电磁感应现象由于导体切割磁感线产生的感应电动势，我们叫动生电动势。由于变化的磁场产生的感应电动势,我们叫感生电动势。机械能二电能A AB均匀R磁场能丄 电能电磁感应的实质是不同形式的能量转化为电能的过程。（一）导体切割磁感线类XXX xbx/主OMnMX XpX XM1：若导轨光滑且水平,ab开始

2、静止,当受到一个F=0.08N的向右 恒万的作用，贝xxx xaxxx x x 问1： ab将如何运动？ ab的最大速度是多少？I I=E/(R+r)F(R + r)B2!=10m/s先做加速度减小的加速运动，后匀速运动（一）导体切割磁感线类XXX xbx/主OMnMX XpX Xx x x xaxxx x x问3： ab速度为5m/s时，总电功率为多少？克服安培力的 功率为多少？外力的功率为多少？能量是如何转化的？PfP克服安=°2Wv P外=0.4W热能*匕匕电刃量 其形能匕匕ARnM1：若导轨光滑且水平,ab开始 静止,当受到一个F=0.08N的向右 恒万的作用，贝 问2： a

3、b速度为lOm/s时，总电功率为多少？克服安培力的 功率为多少？外力的功率为多少？能量是如何转化的？（一）导体切割磁感线类在导体切割磁感线产生电磁感应现象，我们 用外力克服安培力做功来量度有多少其它形 式的能量转化为电能。表达式：W克服安=电P克服安=p电思考：在导体切割磁感线情况下，安培力如果做正功,能量又是怎样转化的？如何用做功来量度?B（一）导体切割磁感线类1例题2：如图所示，光滑水平放置 的足够长平行导轨MN. PQ的间距 为L,导轨MN. PQ电阻不计。电 源的电动势E,内阻£,金属杆EF 其有效由阻为R,整个装置处于竖 直向上的匀强磁场中，磁感应强度 5现在闭合开关。R1

4、：金属杆EF将如何运动？最终速度多大？先做加速度减小的加速运动，后匀速运动。BBEBLB（一）导体切割磁感线类例题2：如图所示，光滑水平放置 的足够长平行导轨MN、PQ的间距 为L,导轨MN、PQ电阻不计。电 源的电动势E,虫阻£,金属杆EF 其有效由阳为/?整个装置处于竖 直向上的匀强磁场中，磁感应强度 B,现在闭合开关。问2：当EF速度为v时，其机械功率P机？电路产生的热功率P执? 电源消耗的电功率P电？ P机、P热、P电三者的关系？Br p机 tvp执=”(r + c =八八(E-BLV)2R + rBE_ELVR + rE_ELVPHE-BLVLVp电=卩机冲热能量守恒7?

5、+ r（一）导体切割磁感线类例题2：如图所示，光滑水平放置 的足够长平行导轨MN. PQ的间距 为L,导轨MN. PQ电阻不计。电 源的电动势E,内阻£,金属杆EF 其有效由阻为R,整个装置处于竖 直向上的匀强磁场中，磁感应强度 5现在闭合开关。1问3：能量是如何转化的？如何用做功量度能量的变化?BBXXXR、1xxx xax xxxxX（一）导体切割磁感线类导体切割磁感线产生电磁感应的过程， 同时伴随着能量的转化和遵守能量守恒定律。xxx xbx xxx当外力克服安培力做功时， 就有其它形式的能转化为电能。 w克服安=电当安培力做正功时，就有电能 转化为其它形式的能量。练习“如图所

6、示，正方形线框边长L=0.2irb质量为m=0.1kg,电阻为R=0.1Q,倾角为30°的光滑斜面上的物体质量为M=0-4kg,水平方向的匀强磁场磁感应强度为0.5T。当物体沿斜面下滑，线框丑始进磁场时，它恰做匀谏运动（不计一切摩擦）求：线框进入磁场的过程中产生多少焦耳热？由以上各式解得：Q=0.2J练习“如图所示，正方形线框边长L=0.2irb质量为m=0.1kg,电阻为R=0.1Q,倾角为30°的光滑斜面上的物体质量为M=0-4kg,水平方向的匀强磁场磁感应强度为0.5T。当物体沿斜面下滑，线框丑始进磁场时，它恰做匀谏运动（不计一切摩擦）求：线框进入磁场的过程中产生多少

7、焦耳热？解法（一）：利用Q=I2Rt对M： T=MgSin30°T=mg+F 安VBLVRF/ mgMgQ=I2Rt由以上各式解得：Q=0.2J练习1：如图所示，正方形线框边长L=0.2m,质量为m=0.1kg,电阻为R=0.1Q,倾角为30。的光滑斜面上的物体质量为M=0.4kg,水平方向的匀强磁场磁感应强度为0.5T。当物体沿斜面下滑，线框开始讲入磁场时,它恰做匀谏运动（不计一切摩擦）求：线框进入磁场的过程中产生多少焦耳热？嚎 mgMg解法（二）：利用Q=W克服安培力对M： T=MgSin30°对m： T=mg+F安W克服安培力=尸安1_Q=w克服安培力由以上各式解得：

8、Q=0.2JMg解法（三）：利用能量守恒定律对M和m系统：减Q+mgL=MgLSin30°解得：Q=0.2J求焦耳热的一般方法：1、 Q=I2Rt适用求恒定电流或是正弦交流电产生的热量2、Q=W克服安培力=尸安5适用安培力为恒力、纯电阻电路的情况3、能量守恒定律E;jjg=AE减普遍使用本节课小结1、在导体切割磁感线产生的电磁感应现象中,由于磁场本身不发生变化，认为磁场并不输出能量，而是其它形式的能量，借助安培做的功（做正功、负功）来实现能量的转化。安培力做正功，是将电能转化为其它形式的能量；安培力做负功，是将其它 形式的能量转化为电能。小结2、电磁感应过程往往涉及多种能量形式的转化

9、，因此从功和能的观点入手，分析清楚 能量转化的关系，往往是解决电磁感应问 题的重要途径；在运用功能关系解决问题 时，应注意能量转化的来龙去脉，顺着受力分析、做功分析、能量分析的思路严格 进行，并注意功和能的对应关系。（二）磁场变化引起的电磁感应麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场在周围空间产生电场。均匀变化的磁场在周围产生恒定的电场;非均匀变化的磁场在周围产生变化的电场。问1:电场的方向如何判断?（二）磁场变化引起的电磁感应麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场在周围空间产生电场。均匀变化的磁场在周围产生恒定的电场;liR非均匀变化的磁场在周围产生变化的电场。能量如何转化？如何用做功来量度?b场力做功电电流

10、做功.热能r ，能磁场能R例题3：如图所示，足够长的两充滑导轨如放置，两条导轨相 距为必左端MN用阻值不计的导线相连，金属棒血可在导轨上滑 动，导轨单位长度的电阻为心,金属棒血的电阻不讣。整个装置 处于竖直向下的均匀磁场中，磁场的磁感应强度随时间均匀增加, B=kt,其中R为常数。金属棒血在水平外力的作用下，以速度卩沿 导轨向右做匀速运动L=0时，金属棒血与旳湘距非常乐求：(1)当f 时，水平外力的大小F.s=w回路中的磁场变化和导体切割磁感线都产生感应电动势 据题意，有B = kt0AD(£>,=S + Bdv心ArS = kdvtr. At T E迫I = RR = 2 評。r = Bld例题3：如图所示，足够长的两充滑导轨如放置，两条导轨相 距为d,左端MN用阻值不计的导线相连，金属棒血可在导轨上滑 动，导轨单位长度的电阻为心,金属棒血的电阻不讣。整个装置 处于竖直向下的均匀磁场中，磁场的磁感应强度随时间均匀增加， B=kt,其中R为常数。金属棒血在水平外力的作用下，以速度卩沿 导轨向右做匀速运动L=0时，金